【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、前端に工具が着脱
自在に装着される主軸を静圧空気軸受で回転自在に非接
触支持する静圧軸受スピンドルに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydrostatic bearing spindle for rotatably supporting a main shaft on which a tool is detachably mounted at a front end by a hydrostatic air bearing in a non-contact manner.
【０００２】[0002]
【従来の技術】プリント基板の穴開け加工等に使用され
る静圧軸受スピンドルには、前端にドリル等の工具が着
脱自在に装着される中空状の主軸を、ハウジングに対し
て静圧空気軸受でラジアル方向とスラスト方向に非接触
支持したものがある。この種のスピンドルにおける静圧
空気軸受は、ジャーナル空気軸受とスラスト空気軸受で
構成され、その一般的構造例を図３及び図４に示す。2. Description of the Related Art A hydrostatic bearing spindle used for boring a printed circuit board has a hollow main shaft at the front end of which a tool such as a drill is detachably mounted, and a hydrostatic air bearing with respect to a housing. There is a type that is supported in a non-contact manner in a radial direction and a thrust direction. The static pressure air bearing in this type of spindle is composed of a journal air bearing and a thrust air bearing, and a general structural example is shown in FIGS.
【０００３】図３に示される静圧軸受スピンドルは、前
端に工具１が着脱自在に装着される中空状の主軸２の後
端外周にスラスト板３を一体に形成し、このスラスト板
３をハウジング４に対してスラスト空気軸受７でスラス
ト方向に非接触支持すると共に、主軸２のスラスト板３
より前方側の外周をハウジング４に対して前後一対のジ
ャーナル空気軸受５、６でラジアル方向に非接触支持し
ている。前後のジャーナル空気軸受５、６は離隔して、
この両者間に主軸２を回転させるモータ部８が配設され
る。In the hydrostatic bearing spindle shown in FIG. 3, a thrust plate 3 is integrally formed on the outer periphery of a rear end of a hollow main shaft 2 on which a tool 1 is detachably mounted at a front end. 4 is supported in the thrust direction by a thrust air bearing 7 in a non-contact manner.
The outer periphery on the more front side is supported in a non-contact manner in the radial direction with respect to the housing 4 by a pair of front and rear journal air bearings 5 and 6. The front and rear journal air bearings 5 and 6 are separated
A motor unit 8 for rotating the main shaft 2 is provided between the two.
【０００４】中空状の主軸２の軸中心に貫通させた貫通
穴１７の前端部はテーパ穴部１２で、このテーパ穴部１
２の内径にコレットチャック１４が前後動自在に挿通さ
れる。コレットチャック１４の前端部は軸線方向に複数
に分割され、この分割前端部の外径面はテーパ穴部１２
の内径面に適合したテーパ面になっている。コレットチ
ャック１４の後端に同軸に連結されたドローバー１５が
主軸２の貫通穴１７に皿バネ等の弾性体１６を介して挿
通される。弾性体１６は、ドローバー１５に常時後方に
引っ張る弾性力を付勢する。The front end of a through hole 17 penetrating the center of the hollow main shaft 2 is a tapered hole 12.
The collet chuck 14 is inserted into the inside diameter of the second so as to be movable back and forth. The front end of the collet chuck 14 is divided into a plurality of parts in the axial direction.
It has a tapered surface that matches the inner diameter surface. A draw bar 15 coaxially connected to the rear end of the collet chuck 14 is inserted into a through hole 17 of the main shaft 2 via an elastic body 16 such as a disc spring. The elastic body 16 urges the draw bar 15 to constantly elastically pull backward.
【０００５】弾性体１６でドローバー１５を介してコレ
ットチャック１４を後方に引き込むと、コレットチャッ
ク１４の前端部のテーパ面がテーパ穴部１２の内径面で
圧迫されて縮径し、この前端部に挿入された工具１を握
持する。ハウジング４の後部に設置されたプッシュロッ
ド等の押圧手段１８でドローバー１５を弾性体１６の弾
性力に抗して前方に押し出すと、ドローバー１５でコレ
ットチャック１４の前端部がテーパ穴部１２に沿って前
方に押し出されて拡径し、工具１の取り外しが可能とな
る。When the collet chuck 14 is pulled backward by the elastic body 16 via the draw bar 15, the tapered surface at the front end of the collet chuck 14 is pressed by the inner diameter surface of the tapered hole 12 to reduce the diameter. Hold the inserted tool 1. When the draw bar 15 is pushed forward by a pressing means 18 such as a push rod provided at the rear of the housing 4 against the elastic force of the elastic body 16, the front end of the collet chuck 14 is moved along the tapered hole 12 by the draw bar 15. The tool 1 is pushed forward to expand the diameter, and the tool 1 can be removed.
【０００６】ハウジング４に形成された給気通路１１に
外部から圧縮空気を供給すると、この圧縮空気が前後の
ジャーナル空気軸受５、６の絞り孔９からジャーナル軸
受隙間に流入して、主軸２がハウジング４に対してラジ
アル方向に非接触支持され、同時に給気通路１１に供給
された圧縮空気がスラスト空気軸受７の絞り孔１０から
スラスト軸受隙間に流入して、主軸２がスラスト方向に
非接触支持される。When compressed air is supplied from the outside to the air supply passage 11 formed in the housing 4, the compressed air flows into the journal bearing gap from the throttle holes 9 of the front and rear journal air bearings 5 and 6, and the main shaft 2 is moved. Compressed air supplied to the air supply passage 11 flows into the thrust bearing gap from the throttle hole 10 of the thrust air bearing 7, and the main shaft 2 is not contacted in the thrust direction. Supported.
【０００７】モータ部８は、主軸２の略中央部に設けら
れたかご形のロータ８ａと、ハウジング４の内径に固定
されたステータ８ｂとを備えている。ステータ８ｂに通
電すると、ステータ８ｂとロータ８ａとの間に励磁力が
発生し、これにより主軸２が回転する。主軸２と一体に
コレットチャック１４、工具１、ドローバー１５、弾性
体１６が回転して、工具１による穴開け加工等が行われ
る。The motor section 8 includes a cage-shaped rotor 8 a provided substantially at the center of the main shaft 2, and a stator 8 b fixed to the inner diameter of the housing 4. When the stator 8b is energized, an exciting force is generated between the stator 8b and the rotor 8a, whereby the main shaft 2 rotates. The collet chuck 14, the tool 1, the draw bar 15, and the elastic body 16 rotate integrally with the main shaft 2, and the tool 1 performs drilling and the like.
【０００８】図４に示される静圧軸受スピンドルは、前
端に工具１が着脱自在に装着される中空状の主軸２２の
前端部外周にスラスト板２３を一体に形成して、このス
ラスト板２３をハウジング２４に対してスラスト空気軸
受２７でスラスト方向に非接触支持すると共に、主軸２
２のスラスト板２３より後方側の外周をハウジング２４
に対して前後一対のジャーナル空気軸受２５、２６でラ
ジアル方向に非接触支持している。図３と同様に前後の
ジャーナル空気軸受２５、２６は離隔して、この両者の
間に主軸２２を回転させるモータ部２８が配設される。In the hydrostatic bearing spindle shown in FIG. 4, a thrust plate 23 is integrally formed on the outer periphery of the front end of a hollow main shaft 22 to which the tool 1 is detachably attached at the front end. A thrust air bearing 27 supports the housing 24 in a non-contact manner in a thrust direction with a thrust air bearing 27.
The outer periphery on the rear side of the second thrust plate 23 is
Are supported in a non-contact manner in the radial direction by a pair of front and rear journal air bearings 25 and 26. As in FIG. 3, the front and rear journal air bearings 25 and 26 are separated from each other, and a motor unit 28 for rotating the main shaft 22 is provided between the two.
【０００９】図４の静圧軸受スピンドルの場合も、ハウ
ジング２４に形成された給気通路１１’に圧縮空気を供
給すると、この圧縮空気が前後のジャーナル空気軸受２
５、２６の絞り孔９’からジャーナル軸受隙間に流入
し、また、スラスト空気軸受２７の絞り孔１０’からス
ラスト軸受隙間に流入して、主軸２２がハウジング２４
に対してラジアル方向およびスラスト方向に非接触支持
される。モータ部２８も主軸２２側のロータ２８ａとハ
ウジング２４側のステータ２８ｂとを備え、ステータ２
８ｂに通電して主軸２２を回転させると、工具１が回転
して穴開け加工等が行われる。In the case of the hydrostatic bearing spindle shown in FIG. 4, when compressed air is supplied to the air supply passage 11 'formed in the housing 24, the compressed air is supplied to the front and rear journal air bearings 2.
The main shaft 22 flows into the journal bearing gap from the throttle hole 10 ′ of the thrust air bearing 27, and flows into the thrust bearing gap from the throttle hole 10 ′ of the thrust air bearing 27.
Are supported in the radial and thrust directions in a non-contact manner. The motor unit 28 also includes a rotor 28a on the main shaft 22 side and a stator 28b on the housing 24 side.
When the main shaft 22 is rotated by energizing 8b, the tool 1 rotates to perform drilling and the like.
【００１０】尚、図４の主軸２２の内部構造は、図３の
主軸２と同様で、同一又は相当部分には同一符号を付し
て説明は省略する。The internal structure of the main shaft 22 in FIG. 4 is the same as that of the main shaft 2 in FIG.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】以上のような静圧軸受
スピンドルにおいては、主軸を高速回転させると、モー
タ部の発熱などにより主軸に軸方向の熱変位が生じる。
この主軸の熱変位は主軸のスラスト板を基点として起こ
り、主軸の前端位置が前方へと変位することにより、工
具の前端位置が変位する。このような主軸回転時の工具
前端位置の変位量は、主軸のスラスト板から工具前端ま
での距離に比例する。In the above-described hydrostatic bearing spindle, when the main shaft is rotated at a high speed, axial heat displacement occurs in the main shaft due to heat generation of a motor portion and the like.
The thermal displacement of the spindle occurs with the thrust plate of the spindle as a starting point, and the front end of the spindle is displaced forward, thereby displacing the front end of the tool. The amount of displacement of the tool front end position when the spindle is rotated is proportional to the distance from the thrust plate of the spindle to the tool front end.
【００１２】従って、図３の静圧軸受スピンドルの場合
は、主軸２の後端にスラスト板３を設けているためにス
ラスト板３から工具１の前端までの距離が長くなって、
主軸回転時の工具前端位置の変位量が大きくなる。その
ため、図３の静圧軸受スピンドルにおいては、例えば穴
深さ精度に高精度なものが要求されるブラインドバイヤ
ホール（止まり穴）等の加工には適当ではない。Therefore, in the case of the hydrostatic bearing spindle shown in FIG. 3, since the thrust plate 3 is provided at the rear end of the main shaft 2, the distance from the thrust plate 3 to the front end of the tool 1 is increased.
The amount of displacement of the tool front end position during spindle rotation increases. Therefore, the hydrostatic bearing spindle shown in FIG. 3 is not suitable for processing, for example, a blind via hole (a blind hole) that requires high precision in hole depth accuracy.
【００１３】また、図４の静圧軸受スピンドルの場合
は、主軸２２の前端部にスラスト板２３を設けているの
で、このスラスト板２３から工具１の前端までの距離が
図３のスピンドルに比べて大幅に短くなり、主軸回転時
の工具前端位置の変位量を小さく抑制することができ
る。ところが、図４の静圧軸受スピンドルにおいては、
主軸２２の前端とジャーナル空気軸受２５との間にスラ
スト空気軸受２７を設けているため、工具１とジャーナ
ル空気軸受２５との距離が図３のスピンドルに比べて長
くなり、その結果、スピンドルの主軸−軸受系の危険速
度が低くなり、かつ、ラジアル負荷容量が小さくなる。In the case of the hydrostatic bearing spindle of FIG. 4, a thrust plate 23 is provided at the front end of the main shaft 22, so that the distance from the thrust plate 23 to the front end of the tool 1 is smaller than that of the spindle of FIG. Thus, the amount of displacement of the tool front end position during rotation of the spindle can be suppressed to a small value. However, in the hydrostatic bearing spindle of FIG.
Since the thrust air bearing 27 is provided between the front end of the main shaft 22 and the journal air bearing 25, the distance between the tool 1 and the journal air bearing 25 is longer than that of the spindle of FIG. -The critical speed of the bearing system is reduced and the radial load capacity is reduced.
【００１４】即ち、主軸２２をラジアル方向に非接触支
持するジャーナル空気軸受２５と工具１の距離が短い
程、スピンドルの主軸−軸受系の危険速度を高くでき、
主軸回転速度の高速化が容易となり、かつ、主軸２２の
前端にラジアル方向の荷重が働いて主軸２２がジャーナ
ル空気軸受２５、２６と接触するときの荷重であるラジ
アル負荷容量を大きくできることが分かっている。とこ
ろが、図４の静圧軸受スピンドルは、工具１とジャーナ
ル空気軸受２５との距離がスラスト空気軸受２７のため
に長くなって、図３のスピンドルに比べて主軸２２の高
速回転化が難しく、また、ラジアル負荷容量を大きくす
ることが難しい問題があった。そのため、例えばプリン
ト基板穴あけ加工は主に小径（φ0.1 〜 0.4）加工であ
り、加工能率改善のために工具の高速回転が要求されて
いるが、この要求を満たすような工具の高速回転化が図
４のスピンドルでは難しく、従って、図４のスピンドル
はブラインドバイヤホール加工時の穴深さの高精度化は
可能であるが、高能率化が難しい問題があった。That is, the shorter the distance between the tool 1 and the journal air bearing 25 that supports the spindle 22 in a non-contact manner in the radial direction, the higher the critical speed of the spindle spindle-bearing system,
It has been found that it is easy to increase the rotational speed of the spindle, and that a radial load acts on the front end of the spindle 22 to increase the radial load capacity, which is the load when the spindle 22 comes into contact with the journal air bearings 25 and 26. I have. However, in the hydrostatic bearing spindle of FIG. 4, the distance between the tool 1 and the journal air bearing 25 is long due to the thrust air bearing 27, and it is difficult to rotate the spindle 22 at high speed as compared with the spindle of FIG. However, there is a problem that it is difficult to increase the radial load capacity. Therefore, for example, drilling of printed circuit boards is mainly small-diameter (φ0.1 to 0.4) processing, and high-speed rotation of the tool is required to improve processing efficiency. However, the spindle shown in FIG. 4 is difficult. Therefore, the spindle shown in FIG. 4 can increase the precision of the hole depth during the blind via hole processing, but has a problem that it is difficult to increase the efficiency.
【００１５】また、加工穴数は少ないが、プリント基板
においては、同一スピンドルによって約φ６．４ｍｍの
基準穴の加工も必要となり、この時にはラジアル負荷容
量の大きいことも要求されている。Although the number of holes to be machined is small, it is necessary to machine a reference hole having a diameter of about 6.4 mm with the same spindle on a printed circuit board. At this time, a large radial load capacity is also required.
【００１６】本発明の目的とするところは、図３と図４
の静圧軸受スピンドルの両者の欠点を除去して長所を活
かした、従って、主軸の熱膨張による工具前端の変位量
の小さい、主軸の高速回転化を容易にした、かつ、ラジ
アル負荷容量の大きな静圧軸受スピンドルを提供するこ
とにある。The object of the present invention is shown in FIGS.
The advantage of removing the disadvantages of both hydrostatic bearing spindles is to take advantage of them.Thus, the amount of displacement of the front end of the tool due to thermal expansion of the spindle is small, the spindle can be rotated at high speed, and the radial load capacity is large. It is to provide a hydrostatic bearing spindle.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的を達成
する技術的手段は、前端に工具が着脱自在に装着される
主軸を、ハウジングに対して静圧空気軸受でラジアル方
向とスラスト方向に非接触支持した静圧軸受スピンドル
において、上記静圧空気軸受を、主軸の前端部外周に形
成されたスラスト板をスラスト方向に非接触支持するス
ラスト空気軸受と、主軸のスラスト板より前方側の外周
をラジアル方向に非接触支持する第１のジャーナル空気
軸受と、主軸のスラスト板より後方側の外周を非接触支
持する第２のジャーナル空気軸受とで構成したことにあ
る。The technical means for achieving the above object of the present invention is that a main shaft on which a tool is detachably mounted at a front end is provided in a radial direction and a thrust direction by a static pressure air bearing with respect to a housing. In a non-contact supported hydrostatic bearing spindle, a thrust air bearing which non-contactly supports a thrust plate formed on an outer periphery of a front end portion of a main shaft in a thrust direction, and an outer periphery of a front side of the thrust plate of the main shaft. And a second journal air bearing that supports the outer periphery of the main shaft behind the thrust plate in a non-contact manner.
【００１８】上記のように、主軸の前端部外周にスラス
ト板を設けることで、工具前端位置の変位量を小さくす
ることができる。同時に、主軸のスラスト板より前方に
第１のジャーナル空気軸受を設置することで、ジャーナ
ル空気軸受と工具前端との距離が短くなり、主軸−軸受
系の危険速度が大きくなり、かつ、ラジアル負荷容量が
大きくなる。As described above, by disposing the thrust plate around the outer periphery of the front end of the spindle, the displacement of the front end position of the tool can be reduced. At the same time, by installing the first journal air bearing ahead of the thrust plate of the spindle, the distance between the journal air bearing and the front end of the tool is shortened, the critical speed of the spindle-bearing system is increased, and the radial load capacity is increased. Becomes larger.
【００１９】主軸のスラスト板より前方に第１のジャー
ナル空気軸受を設けた場合、この第１のジャーナル空気
軸受の剛性及び軸受隙間を慎重に選定する必要がある。
即ち、主軸の前端部にラジアル方向の荷重が働いた場
合、主軸が、スラスト板より後方側に配置された第２の
ジャーナル空気軸受と接触する前に第１のジャーナル空
気軸受と接触すると、ラジアル負荷容量の増大化が望め
なくなる場合がある。When the first journal air bearing is provided ahead of the thrust plate of the main shaft, it is necessary to carefully select the rigidity and the bearing clearance of the first journal air bearing.
That is, when a radial load acts on the front end of the main shaft, if the main shaft comes into contact with the first journal air bearing before coming into contact with the second journal air bearing disposed behind the thrust plate, the radial In some cases, an increase in load capacity cannot be expected.
【００２０】そこで、ラジアル負荷容量を確実に増大さ
せるため、主軸の前端部にラジアル方向の荷重が働いた
場合に、主軸が第２のジャーナル空気軸受と接触する前
に第１のジャーナル空気軸受と接触しないように、第１
のジャーナル空気軸受のジャーナル軸受隙間と第２のジ
ャーナル空気軸受のジャーナル軸受隙間を設定する。Therefore, in order to surely increase the radial load capacity, when a radial load is applied to the front end of the main shaft, the first journal air bearing and the first journal air bearing are connected before the main shaft comes into contact with the second journal air bearing. First contact to avoid contact
The journal bearing gap of the second journal air bearing and the journal bearing gap of the second journal air bearing are set.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】以下、一実施例について図１及び
図２を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment will be described below with reference to FIGS.
【００２２】図１に示される静圧軸受スピンドルは、前
端に工具１が着脱自在に装着され、前端部にスラスト板
３３が一体に形成された中空状の主軸３２を有する。こ
の主軸３２がハウジング３４に対して、後述の第１のジ
ャーナル空気軸受４０、スラスト空気軸受３７、第２の
ジャーナル空気軸受３５、３６で非接触支持される。The hydrostatic bearing spindle shown in FIG. 1 has a hollow main shaft 32 in which a tool 1 is detachably mounted at the front end and a thrust plate 33 is integrally formed at the front end. The main shaft 32 is supported by the housing 34 in a non-contact manner by a first journal air bearing 40, a thrust air bearing 37, and second journal air bearings 35 and 36 described later.
【００２３】スラスト空気軸受３７は主軸３２のスラス
ト板３３をスラスト方向に非接触支持し、第２のジャー
ナル空気軸受３５、３６は主軸３２のスラスト板３３よ
り後方側の外周をラジアル方向に非接触支持する。第２
のジャーナル空気軸受３５、３６は前後に分割した一対
が離隔して配置され、この一対の間に主軸３２を回転さ
せるモータ部３８が配置される。The thrust air bearing 37 supports the thrust plate 33 of the main shaft 32 in a non-contact manner in the thrust direction, and the second journal air bearings 35 and 36 make the outer periphery of the main shaft 32 behind the thrust plate 33 in a non-contact manner in the radial direction. To support. Second
The pair of journal air bearings 35 and 36 are separated from each other in the front-rear direction, and a motor unit 38 for rotating the main shaft 32 is disposed between the pair.
【００２４】主軸３２は図４に示す主軸２２と同様なコ
レットチャック１４、ドローバー１５、弾性体１６を内
蔵し、コレットチャック１４が工具１を脱着可能に握持
する。仮に図１の主軸３２の全長が図４の主軸２２と同
様であるとすると、図１の主軸３２の前端からスラスト
板３３までの距離は、図４の主軸２２の前端からスラス
ト板２３までの距離と同一である。また、スラスト空気
軸受３７と第２のジャーナル空気軸受３５、３６の構
造、及び、主軸３２を回転させるモータ部３８（ロータ
３８ａとステータ３８ｂで構成）の構造は、図４の対応
するスラスト空気軸受２７とジャーナル空気軸受２５、
２６、及び、モータ２８と同様で、その説明は省略す
る。The spindle 32 incorporates a collet chuck 14, a draw bar 15, and an elastic body 16 similar to the spindle 22 shown in FIG. 4, and the collet chuck 14 grips the tool 1 in a detachable manner. If the total length of the main shaft 32 in FIG. 1 is the same as the main shaft 22 in FIG. 4, the distance from the front end of the main shaft 32 to the thrust plate 33 in FIG. Same as distance. The structure of the thrust air bearing 37 and the second journal air bearings 35 and 36 and the structure of the motor unit 38 (configured by the rotor 38a and the stator 38b) for rotating the main shaft 32 are the same as those of the corresponding thrust air bearing of FIG. 27 and journal air bearing 25,
26 and the motor 28, and a description thereof will be omitted.
【００２５】図１の静圧軸受スピンドルの図４と相違す
る特徴は、主軸３２のスラスト板３３より前方の外周を
ラジアル方向に非接触支持する第１のジャーナル空気軸
受４０を有することである。第１のジャーナル空気軸受
４０の絞り穴４２は、ハウジング３４の給気通路１１’
に連通している。給気通路１１’に外部から圧縮空気を
供給すると、この圧縮空気が第２のジャーナル空気軸受
３５、３６の絞り孔４３と第１のジャーナル空気軸受４
０の絞り穴４２から夫々のジャーナル軸受隙間に流入
し、更に、スラスト空気軸受３７の絞り孔４４からスラ
スト軸受隙間に流入して、主軸３２がハウジング３４に
対してラジアル方向およびスラスト方向に非接触支持さ
れる。A feature of the hydrostatic bearing spindle of FIG. 1 which differs from that of FIG. 4 is that it has a first journal air bearing 40 which radially supports the outer periphery of the main shaft 32 in front of the thrust plate 33 in a non-contact manner. The throttle hole 42 of the first journal air bearing 40 is connected to the air supply passage 11 ′ of the housing 34.
Is in communication with When compressed air is externally supplied to the air supply passage 11 ′, the compressed air is supplied to the throttle holes 43 of the second journal air bearings 35 and 36 and the first journal air bearing 4.
0 flows into the respective journal bearing gaps from the throttling holes 42, and further flows into the thrust bearing gaps from the throttling holes 44 of the thrust air bearing 37, so that the main shaft 32 does not contact the housing 34 in the radial direction and the thrust direction. Supported.
【００２６】主軸３２の前端部にスラスト板３３を形成
することで、主軸３２が高速回転時に熱変位してもスラ
スト板３３から工具１の前端までの距離が短くて、工具
前端位置の変位量が小さくでき、高精度なブラインドバ
イヤホール加工等が可能となる。また、第１のジャーナ
ル空気軸受４０と工具１との距離が、図３のスピンドル
の場合と同様に小さくできるため、スピンドルの主軸−
軸受系の危険速度を増大させることができ、工具１の高
速回転化が可能となると共に、以下に説明するジャーナ
ル軸受隙間の大小設定によってラジアル負荷容量が増大
する。By forming the thrust plate 33 at the front end of the main shaft 32, the distance from the thrust plate 33 to the front end of the tool 1 is short even if the main shaft 32 is thermally displaced during high-speed rotation. Can be reduced, and highly accurate blind via hole processing and the like can be performed. Further, the distance between the first journal air bearing 40 and the tool 1 can be reduced as in the case of the spindle of FIG.
The critical speed of the bearing system can be increased, the tool 1 can be rotated at high speed, and the radial load capacity increases by setting the size of the journal bearing gap described below.
【００２７】図１のスピンドルの主軸３２の前端部にラ
ジアル方向の荷重が働いた場合に、主軸３２が第２のジ
ャーナル空気軸受３５、３６を接触する前に第１のジャ
ーナル空気軸受４０に接触すると、ラジアル負荷容量が
図４のスピンドルのラジアル負荷容量よりも却って小さ
くなることがある。そこで、図２に示すように、主軸３
２の前端部にラジアル方向の荷重が働いて、主軸３２が
第２のジャーナル空気軸受３５、３６のジャーナル軸受
隙間内で最大限傾いてＡ点とＢ点で接触したとしても、
主軸３２が第１のジャーナル空気軸受４０のＣ点で接触
しないように、第１のジャーナル空気軸受４０のジャー
ナル軸受隙間と第２のジャーナル空気軸受３５、３６の
ジャーナル軸受隙間を設定する。When a radial load is applied to the front end of the spindle 32 of the spindle shown in FIG. 1, the spindle 32 contacts the first journal air bearing 40 before the spindle 32 contacts the second journal air bearings 35 and 36. Then, the radial load capacity may be smaller than the radial load capacity of the spindle in FIG. Therefore, as shown in FIG.
Even if a radial load acts on the front end of the second journal bearing 2 and the main shaft 32 is tilted to the maximum within the journal bearing gaps of the second journal air bearings 35 and 36 and comes into contact at points A and B,
The journal bearing gap of the first journal air bearing 40 and the journal bearing gap of the second journal air bearings 35 and 36 are set so that the main shaft 32 does not contact at the point C of the first journal air bearing 40.
【００２８】図２の状態におけるスラスト板３３より後
方側のジャーナル軸受隙間の最大値をδ1、スラスト板
３３より前方側のジャーナル軸受隙間の最大値をδ2、
Ａ点とＢ点の距離をＬ1、Ａ点とＣ点の距離をＬ2とす
ると、 δ2＝δ1｛（Ｌ1＋Ｌ2）／Ｌ1｝ となる。従って、δ2＞δ1となるように、かつ、軸受
剛性も考慮して各ジャーナル空気軸受３５、３６、４０
のジャーナル軸受隙間を設定すれば、ラジアル負荷容量
の確実な増大化が可能となる。In the state of FIG. 2, the maximum value of the journal bearing clearance behind the thrust plate 33 is δ1 , the maximum value of the journal bearing clearance forward of the thrust plate 33 is δ2 ,
Assuming that the distance between the points A and B is L1 and the distance between the points A and C is L2 , δ2 = δ1 {(L1 + L2 ) / L1 }. Therefore, each of the journal air bearings 35, 36, and 40 is set so that δ2 > δ1 and considering bearing rigidity.
If the journal bearing gap is set, the radial load capacity can be reliably increased.
【００２９】また、主軸３２の前端部に配置したスラス
ト空気軸受３７の直前に第１のジャーナル空気軸受４０
を設けると、このジャーナル空気軸受４０が主軸３２の
前端側からスラスト空気軸受３７内にゴミ類が吸い込ま
れるのを防止する。即ち、主軸３２とスラスト板３３を
高速回転させると、スラスト板３３の遠心力によって主
軸３２の前端側からスラスト空気軸受３７内にゴミ類が
真空吸引されることがあるが、このゴミ類の吸い込みが
ジャーナル空気軸受４０での圧縮空気流のエアーシール
効果で防止される。The first journal air bearing 40 is located immediately before the thrust air bearing 37 disposed at the front end of the main shaft 32.
Is provided, the journal air bearing 40 prevents dust from being sucked into the thrust air bearing 37 from the front end side of the main shaft 32. That is, when the main shaft 32 and the thrust plate 33 are rotated at high speed, dust may be vacuum-sucked into the thrust air bearing 37 from the front end side of the main shaft 32 due to the centrifugal force of the thrust plate 33. Is prevented by the air sealing effect of the compressed air flow in the journal air bearing 40.
【００３０】また、第１のジャーナル空気軸受４０に流
入した圧縮空気は、主軸３２の前端部外周を伝って主軸
前端側へと排出され、このときの圧縮空気流で主軸３２
の工具１を支持する前端部と工具１が積極的に空冷され
る。The compressed air flowing into the first journal air bearing 40 travels along the outer periphery of the front end of the main shaft 32 and is discharged toward the front end of the main shaft.
The front end supporting the tool 1 and the tool 1 are actively cooled by air.
【００３１】[0031]
【発明の効果】本発明によれば、主軸の前端部にスラス
ト空気軸受で非接触支持されるスラスト板を設置した主
軸構造特有の作用効果、つまり、主軸高速回転時に主軸
が軸方向に熱変位しても工具前端位置の軸方向での変位
量が少なく抑制できて、ブラインドバイヤホール加工等
の穴加工の高精度化が容易になる作用効果がそのまま活
かされる静圧軸受スピンドルが提供できる。According to the present invention, a thrust plate which is supported in a non-contact manner by a thrust air bearing is provided at the front end of the main shaft. Even in this case, it is possible to provide a hydrostatic bearing spindle in which the amount of displacement of the front end position of the tool in the axial direction can be suppressed to a small extent, and the effect of facilitating high-accuracy drilling such as blind via hole drilling can be directly utilized.
【００３２】同時に、主軸のスラスト板より前方に設け
た第１のジャーナル空気軸受は、工具との距離を短くし
て主軸−軸受系の危険速度の増大化、主軸回転速度の増
大化を容易にするので、工具の高速回転化による加工能
率改善が図れる。At the same time, the first journal air bearing provided before the thrust plate of the main shaft shortens the distance from the tool to easily increase the critical speed of the main shaft-bearing system and the main shaft rotation speed. Therefore, the machining efficiency can be improved by increasing the rotation speed of the tool.
【００３３】更に、主軸の前端にラジアル方向に荷重が
働いたときに、主軸が第２のジャーナル空気軸受と接触
しても第１のジャーナル空気軸受と接触しないように各
ジャーナル軸受隙間を設定することで、ラジアル負荷容
量の増大化が可能となる。Further, when a load is applied to the front end of the main shaft in the radial direction, each journal bearing gap is set so that the main shaft does not come into contact with the first journal air bearing even if it comes into contact with the second journal air bearing. As a result, the radial load capacity can be increased.
【００３４】また、主軸の前端部にスラスト空気軸受を
設置すると、ここに主軸前端側からゴミ類が吸い込まれ
る可能性が高くなるが、この可能性はスラスト空気軸受
の前方に配置された第１のジャーナル空気軸受で低減し
て、スラスト空気軸受の長期に亘る機能保全が可能とな
る。更に、第１のジャーナル空気軸受の軸受隙間を流れ
る圧縮空気が主軸前端部と工具を空冷する効果もある。If a thrust air bearing is installed at the front end of the main shaft, there is a high possibility that dirt will be sucked in from the front end side of the main shaft. This possibility is caused by the first thrust air bearing disposed in front of the thrust air bearing. The journal air bearing of the present invention reduces the thrust air bearing, thereby enabling long-term functional maintenance of the thrust air bearing. Further, the compressed air flowing through the bearing gap of the first journal air bearing has an effect of cooling the front end of the spindle and the tool.
【図１】本発明の一実施例を示す静圧軸受スピンドルの
断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a hydrostatic bearing spindle showing an embodiment of the present invention.
【図２】図１のスピンドルの主軸前端にラジアル方向に
荷重が働いた場合のジャーナル軸受隙間の大小関係を説
明するための断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a magnitude relationship of a journal bearing gap when a load acts in a radial direction on a front end of a main shaft of the spindle of FIG. 1;
【図３】従来の静圧軸受スピンドルの断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a conventional hydrostatic bearing spindle.
【図４】他の従来の静圧軸受スピンドルの断面図であ
る。FIG. 4 is a sectional view of another conventional hydrostatic bearing spindle.
１ 工具 ３２ 主軸 ３３ スラスト板 ３４ ハウジング ３５ 第２のジャーナル空気軸受 ３６ 第２のジャーナル空気軸受 ３７ スラスト空気軸受 ３８ モータ部 ４０ 第１のジャーナル空気軸受 δ1 ジャーナル軸受隙間 δ2 ジャーナル軸受隙間DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tool 32 Main shaft 33 Thrust plate 34 Housing 35 Second journal air bearing 36 Second journal air bearing 37 Thrust air bearing 38 Motor unit 40 First journal air bearing δ1 Journal bearing gap δ2 Journal bearing gap
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16999296AJPH1019043A (en) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | Static pressure bearing spindle |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16999296AJPH1019043A (en) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | Static pressure bearing spindle |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1019043Atrue JPH1019043A (en) | 1998-01-20 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16999296APendingJPH1019043A (en) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | Static pressure bearing spindle |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1019043A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006238530A (en)* | 2005-02-22 | 2006-09-07 | Konica Minolta Opto Inc | Spindle device |
| CN100427250C (en)* | 2006-12-18 | 2008-10-22 | 广州市大族高精电机有限公司 | Air floated high speed electric mandrel |
| JP2014111951A (en)* | 2012-12-05 | 2014-06-19 | Yaskawa Electric Corp | Spindle device |
| JP2015046475A (en)* | 2013-08-28 | 2015-03-12 | 三星ダイヤモンド工業株式会社 | Processing device |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006238530A (en)* | 2005-02-22 | 2006-09-07 | Konica Minolta Opto Inc | Spindle device |
| CN100427250C (en)* | 2006-12-18 | 2008-10-22 | 广州市大族高精电机有限公司 | Air floated high speed electric mandrel |
| JP2014111951A (en)* | 2012-12-05 | 2014-06-19 | Yaskawa Electric Corp | Spindle device |
| JP2015046475A (en)* | 2013-08-28 | 2015-03-12 | 三星ダイヤモンド工業株式会社 | Processing device |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval | Free format text:JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date:20060227 | |
| A131 | Notification of reasons for refusal | Free format text:JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date:20060302 | |
| A521 | Written amendment | Free format text:JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date:20060428 | |
| A02 | Decision of refusal | Free format text:JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date:20060824 |